Полярность тока является одним из основных параметров, определяющих особенности сварки металлических конструкций. Этот параметр влияет на температуру стержней с электропроводным материалом. При обработке изделий током с прямой или обратной полярностью важно учитывать основные схемы подключения, толщину заготовок и технические параметры электродного стержня.
Полярность при сварочных работах
При ручной дуговой сварке подача присадочной проволоки осуществляется в автоматическом режиме. Сваривание деталей по технологии РДС осуществляется при постоянном токе. К клеммам сварочного инвертора нужно подключить кабели массы и электрода. Они обозначаются знаками “+” и “-“.
Полярность определяет способ подсоединения проводов к клеммным колодкам полуавтомата. Этот этого параметра зависит характер движения элементарных частиц, что воздействует на сварочный процесс. Если полуавтоматический прибор для сварки функционирует при переменном токе, то сварщик не сможет поменять полярность
При сварке с прямой полярностью кабель с электродным стержнем соединяется с контактом “минус”, провод с прищепкой – с разъемом “плюс”. Температура на концах электрического инвертора достигает 1000 °C. При переходе на обратную полярность провода с электродом и прищепкой нужно поменять местами. Температура на концах электродного стержня повысится до 4000 °C. Смена полярности позволяет контролировать температурный режим обрабатываемых заготовок.
Изменять местоположение кабелей необходимо при обработке легированных изделий. Полярность меняется при различных функциональных режимах сварочного аппарата. Они определяются размерами и материалом изготовления свариваемых изделий.
Прямое подключение кабелей используется при проведении сварочных работ на открытом воздухе. В данных условиях детали соединяются с применением трубчатой нити из алюминия, заполненной порошкообразным веществом. В этих условиях можно сваривать толстые металлические пластины.
Смена местоположения кабелей осуществляется при следующих условиях:
- При наличии защитных газ, предназначенных для изолирования металлов от воздействия оксидов и ускорение нагрева дуги.
- При использовании флюсовых присадок, необходимого для создания однородного диффузного слоя.
При прямой и обратной полярности формируются анодные и катодные пятна. Анодное облако является наиболее горячим. Его температура может достигать 800 °C. Через пятна проходит электроток. В этих областях наблюдается низкое напряжение, что обусловлено местоположением сварочной дуги.
Смена полярности позволяет сварщику увеличить глубину сварочного шва и обрабатывать конструкции с шириной менее 0,3 см. Сварка на прямой и обратной последовательности предоставляет возможность регулировать расположение дуги, что снижает скорость нагрева свариваемых изделий.
Выделяют следующие особенности сварки MMA с прямой полярностью:
- Позволяет получить прочный, узкий и глубокий сварочный шов.
- Облегчает сварку изделий, в составе которых отсутствует железо, и деталей толщиной более 0,3 см.
- Стабильность и устойчивость электрической дуги к срывам.
- Сварка невозможна, если применяются металлические стержни с электропроводным материалом, работающих при переменном токе.
- Высокое качества раскройки обрабатываемых заготовок.
- Воздействует на химический состав свариваемых изделий.
- Высокой коэффициент наплавки при нагревании сварочной дуги в аргоновой или гелиевой среде.
- Низкие темпы нагрева стержня электрического проводника или присадочной проволоки. Благодаря этому свойству при сварке модно применять инверторы, функционирующие при высокочастотных токах.
- Снижает процент внедрения карбона в массу свариваемого изделия.
РДС сварка при обратном подключении обладает следующими отличиями:
- Большая толщина и низкая глубина шва.
- При соединении тонких пластин их поверхность не деформируется.
- Нестабильность дуги, поэтому для сварки нельзя применять инверторы, работающие на невысоких токах.
- Низкий риск прожога поверхности металла, что обусловлено отбортовкой свариваемых поверхностей.
- При сваривании нельзя использовать стержни, разрушающихся при воздействии высоких температур.
- Требует минимизации зазора между свариваемыми частями.
- Низкий потенциал напряжения электротока.
- Сварка производится прерывистым швом.
При неправильном выборе полярности заготовки могут частично расплавиться, что приведет к возникновению кипящих брызг в сварочной ванне.
Подключение по схеме прямой полярности
При сварке током прямой полярности клеммная колодка “+” соединяется с обрабатываемым изделием. Подключение электродного стержня к контакту “-“ осуществляется через дуговой промежуток. При сварке с прямой полярностью электрический проводник будет нагреваться медленнее, чем металл. Поэтому температура между ними отличается на 700 °C.
Во время сварки с постоянным током обратной полярности концы электродного стержня будут нагреваться сильнее поверхности заготовки. При прямом подключении роль катода исполняет электрод, обрабатываемые детали выступают в качестве анода.
Образование сварочной ванны – основная задача при сварке током прямой полярности. Для этого нужно прогреть заготовку до температуры плавления. При повышении силы электротока детали будут отталкиваться от сварочной дуги, что не позволит плотно соединить детали. При сварке с прямой полярностью требуются приборы, работающие при высокочастотных токах.
Подключение по схеме обратной полярности
При сварке постоянным током обратной полярности кабель с электродным стержнем необходимо подсоединить к “плюсу” инвертора, кабель на металл – к “минусу” инвертора. В этом случае роль катода выполняют поверхности заготовок, электрод становится анодом. В результате образуется рассеянная зона контакта между электрической дугой и свариваемым металлом. При сварке с обратной полярностью точка максимального разогрева размещается на металлическом стержне. В результате увеличивается глубина проплавки металлической поверхности.
Выбор режима полярности
Выбор полярности зависит от следующих факторов:
- Возможность прожога обрабатываемых заготовок.
- Наличие легированных сталей или нержавеющих сплавов железа в составе свариваемых изделий.
- Вероятность соединения металлических пластин малой толщины.
При смене полярности необходимо учитывать, что на аноде выделяется большое тепловой энергии, чем на катоде. Изначально сварочные аппараты работают по схеме прямого подключения. Сварщику необходимо изменять местоположение кабелей с электродным стержнем и прищепкой на металл при сваривании конструкций с разным поперечным сечением и толщиной. Для выбора правильного режима подключения проводников, необходимо учитывать следующие характеристики, определяющие особенности сварки:
- Расстояние между верхними и нижними поверхностями заготовок: основной фактор, воздействующий на структуру шва во время сварки постоянным током. При обработке толстых изделий необходимо прожечь поверхностью металлов. Это позволит увеличить площадь соприкосновения, что позволит сварной проволоке заполнить пустоты в поверхностях заготовок. В этом случае необходимо использовать сварку с прямой полярностью. Если нужно обработать изделия малой толщины, то нужно подавать отрицательный заряд на металл, положительный – на стержень электрода. Иначе на месте сварки могут образоваться небольшие отверстия или неровные швы.
- Сила тока: этот параметр определяет степень прогрева металла и электродов. Чем сильнее электроток, подаваемый сварочным инвертором, тем интенсивнее происходит процесс горения дуги. Сила тока зависит от расположения свариваемой поверхности. Если заготовка размещена горизонтально, то данный показатель уменьшается на 15%.
Также для определения полярности нужно знать материал изготовления обрабатываемой заготовки, ее толщину и параметры электродного стержня. Определить эти показатели можно в руководстве к сварочному прибору. В нем производитель оборудования указывает обстоятельства для смены полярности.
Толщина края металлической заготовки
Сваривание конструкций с толстыми краями необходимо подключать клеммы инвертора по схеме прямой полярности. В данных условиях дополнительное тепло будет концентрироваться в местах плавки. Это способствует увеличение глубины сварочного шва. Поверхности деталей смогут плотно соединиться без деформации. При обработке тонкого металла необходимо применять обратную полярность. Края детали во время сварки не должны перегреваться. Иначе снизятся качество шва и прочность соединения.
Разновидность металла
При обработке металлических поверхностей из разных материалов необходимо соблюдать следующие правила:
- Изделия из алюминия свариваются при прямом подключении. Алюминиевые детали имеют высокую теплопроводность и небольшой вес. Отличительным свойством этого металла является высокая степень окисления. Поэтому при сварке на алюминиевых заготовках формируется пленка. Она не позволяет деталям плотно соединиться. Прямая полярность снижает число образующихся окислов и образует сварочную ванну до появления оксидной пленки.
- При обработке рекомендуется использовать инертные газы. Они f линейного расширения и литейной усадки, высоким коэффициентом теплопроводности и низкой устойчивостью к межкристаллической коррозии. Эти свойства увеличивают риск сквозного проплавления и деформации металла. Поэтому детали из сплавов железа не требуют дополнительного тепла. При изменении полярности во время сварки рекомендуется использовать инверторы, поставляющие электричество с низкой силой тока.
Цветные металлы необходимо плавить при помощи электродных стержней из вольфрама по схемам прямой полярности.
Тип электрода
Для определения полярности необходимо учитывать основные характеристики электрода: разновидности анодного пятна, разновидность флюса и температура.
Выделяют следующие виды электрических проводников в зависимости от технических характеристик:
- ЦЛ-11: применяются при сварке по схемам обратной полярности. Эти электроды способны обрабатывать поверхность металлов из плотной нержавеющей стали и иных сплавов железа с высокой устойчивостью к воздействию коррозии. Они обеспечивают высокое качество шва без разрушения защитного слоя металла. Электродные стержни ЦЛ-11 покрываются специальным раствором из фосфора и калия. Он защищает сварочный шов от негативного воздействия окружающей среды. Электрические проводники ЦЛ-11 нужно хранить в сухих помещениях. При их эксплуатации рекомендуется использовать короткие дуги, что обеспечивает лучшую проплавку металла.
- НИАТ-1: применяются для соединения деталей небольшой толщины при подключении кабелей по схеме обратной полярности. Эти электроды обладают антикоррозийными свойствами. Они устойчивы к большим нагрузкам. Данные проводники увеличивают прочность сварочного соединения. В состав электрических проводников НИАТ-1 входят магний, молибден, углерод, никель и силикаты. Эти химические элементы обладают невысоким коэффициентов наплавки (до 10 г/Ач), что увеличивает производительность электрода. Перед эксплуатацией электрических проводников рекомендуется подвергнуть их термической обработке в специализированных печах. Прокалку электродов необходимо проводить в течение 1 часа.
- ОЗЛ-8: используются при обработке цветных металлов током прямой полярности. Они могут функционировать в рабочей среде с температурой ниже 1000°C. Эти электрические проводники имеют антикоррозийные свойства. Поэтому они могут применяться для обработки легированных сталей. Электродные стержни ОЗЛ-8 изготавливаются на основе небольшого стержня из сварочной проволоки диаметром до 5 мм. Коэффициент наплавки данных электрических проводников составляет не более 13 г/Ач, предел текучести – 400 МПА. Для наплавки 1 кг сварочного шва требуется 600 г электродов ОЗЛ-8.
При использовании электродов необходимо соблюдать следующие правила:
- Перед процессом сваривания металлических деталей тщательно очистить стержни электрического проводника.
- Обработать свариваемые детали химических раствором, защищающим их поверхность от пыли и иных видов загрязнений. Он также придает металлу блеск.
- При использовании новых электродов нужно предварительно осуществить их прокалку в специальных сушильных печах.
- В процессе сваривания заготовок требуется держать электродный стержень перпендикулярно оси сварочного шва.
- Держать электрическую дугу на расстоянии 3 мм от свариваемых кромок.
- Во время сварки нельзя совершать резкие рывки. В противном случае изменится рисунок шва.
- Чтобы избежать образования пористых поверхностей, необходимо очистить обрабатываемые изделия от шлаков и остатков расплавленного электрода.
- Нельзя допускать резкое понижение температуры электрического проводника. Иначе инструмент может частично деформироваться.
Нюансы эксплуатации электродов при разных полярностях указаны в инструкциях, составляемых при изготовлении этих инструментов. Они публикуются на официальных сайтах производителей электрических проводников.
